KR101763415B1

KR101763415B1 - 차량용 토크 컨버터

Info

Publication number: KR101763415B1
Application number: KR1020160064201A
Authority: KR
Inventors: 성상현; 최완; 신순철
Original assignee: 한국파워트레인 주식회사
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-07-31

Abstract

본 발명은 2단 작동용 스프링을 구비한 롱트레블 토셔널 댐퍼 구조에서 부품의 수를 줄이고 안정성을 증대시키는 차량용 토크 컨버터를 개시한다.
본 발명의 차량용 토크 컨버터는 프론트 커버, 임펠러, 터빈, 리엑터, 록업 클러치, 그리고 토셔널 댐퍼를 포함하며, 토셔널 댐퍼는 록업 클러치에 결합되는 리테이닝 플레이트, 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되어 리테이닝 플레이트에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제1 스프링, 제1 스프링의 외주측을 감싸면서 배치되어 제1 스프링의 탄성력을 전달받아 원주 방향으로 회전하는 커넥팅 플레이트, 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되며 커넥팅 플레이트의 회전력에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제2 스프링, 그리고 터빈에 결합되며 제2 스프링을 통해 전달되는 구동력을 전달받는 드리븐 플레이트를 포함하고, 드리븐 플레이트에는 제2 스프링을 회전 방향으로 지지하는 복수의 제1 지지부, 제1 지지부의 사이에 방사상 방향으로 배치되며 커넥팅 플레이트에 접촉되어 커넥팅 플레이트가 프론트 커버의 반대방향 측으로 이동하는 것을 제한하는 복수의 제1 축방향 이동제한부가 제공된다.

Description

차량용 토크 컨버터{Torque converter for vehicle}

본 발명은 2단 작동용 스프링을 구비한 롱트레블 토셔널 댐퍼 구조에서 부품의 수를 줄이고 안정성을 증대시키는 차량용 토크 컨버터에 관한 것이다.

일반적으로 토크 컨버터는 차량의 엔진과 변속기 사이에 설치되어 유체를 이용하여 엔진의 구동력을 변속기에 전달하는 것이다. 이러한 토크 컨버터는, 엔진의 구동력을 전달받아 회전하는 임펠러, 이 임펠러에서 토출되는 오일에 의해 회전되는 터빈, 그리고 임펠러로 환류하는 오일의 흐름을 임펠러의 회전 방향으로 향하게 하여 토크 변화율을 증대시키는 리엑터('스테이터' 라고도 함)를 포함한다.

토크 컨버터는 엔진에 작용하는 부하가 커지면 동력전달 효율이 저하될 수 있으므로 엔진과 변속기 사이를 직접 연결하는 수단인 록업 클러치(Lock-up clutch, 또는 '댐퍼 클러치'라고도 함)를 갖추고 있다. 록업 클러치는 엔진과 직결된 프론트 커버와 터빈 사이에 배치되어 엔진의 회전 동력이 직접 터빈으로 전달될 수 있도록 한다.

이러한 록업 클러치는, 터빈 축에 축 방향으로 이동할 수 있는 피스톤을 포함한다. 그리고 피스톤은 프론트 커버에 마찰 접촉하는 마찰재가 결합된다. 그리고 토크 컨버터는 마찰재가 프론트 커버에 결합될 때 축의 회전 방향으로 작용하는 충격 및 진동을 흡수할 수 있는 토셔널 댐퍼(Torsional damper)를 포함한다.

특히, 토셔널 댐퍼는 회전방향으로 배치되어 직렬로 작용하는 스프링 구조에서 커넥팅 플레이트가 축 방향 또는 반경 방향으로 안정적인 상태를 유지하기 위해 별도의 플레이트를 배치하는 구조를 가진다. 이러한 종래의 토셔널 댐퍼는 부품의 수가 증가하여 코스트를 상승시키는 문제점이 있다.

한국 등록특허공보 제10-0789190호(2007. 12. 20 등록)

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로써, 본 발명의 목적은 저강성을 실현하는 롱트레블 댐퍼에서 직렬로 작용하는 스프링을 고정하는 커넥팅 플레이트가 안정적인 자세를 유지하도록 하면서도 부품의 수를 증가시키지 않아 제작 비용을 줄일 수 있는 차량용 토크 컨버터를 제공하는데 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 프론트 커버, 상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러, 상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈, 상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터, 상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치, 상기 록업 클러치에 연결되는 토셔널 댐퍼를 포함하며,

상기 토셔널 댐퍼는 상기 록업 클러치에 연결되는 리테이닝 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되어 상기 리테이닝 플레이트에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제1 스프링, 상기 제1 스프링의 외주측을 감싸면서 배치되어 상기 제1 스프링의 탄성력을 전달받아 원주 방향으로 회전하는 커넥팅 플레이트, 상기 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되며 상기 커넥팅 플레이트의 회전력에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제2 스프링, 그리고 상기 터빈에 결합되며 상기 제2 스프링을 통해 전달되는 구동력을 전달받는 드리븐 플레이트를 포함하고,

상기 드리븐 플레이트에는 상기 제2 스프링을 회전 방향으로 지지하는 복수의 제1 지지부, 상기 제1 지지부의 사이에 방사상 방향으로 배치되며 상기 커넥팅 플레이트에 접촉되어 상기 커넥팅 플레이트가 상기 프론트 커버의 반대 측으로 이동하는 것을 제한하는 복수의 제1 축방향 이동제한부가 제공되는 차량용 토크 컨버터를 제공한다.

상기 커넥팅 플레이트에는 축 중심을 향하는 방향으로 연장되어 상기 프론트 커버 측방향으로 이동되는 것을 제한하는 복수의 제2 축방향 이동제한부가 제공되는 것이 바람직하다.

상기 리테이닝 플레이트는 외주측이 축 방향에서 방사상 방향으로 밴딩되는 리테이닝 연장부를 구비하고, 상기 커넥팅 플레이트에서 축의 중심 방향으로 연장된 제2 축방향 이동제한부가 상기 리테이닝 연장부에 인접하여 일측에 배치되는 것이 바람직하다.

상기 리테이닝 플레이트는 외주측이 축 방향에서 방사상 방향으로 밴딩되는 리테이닝 연장부를 구비하고, 상기 커넥팅 플레이트는 그의 내주면이 상기 리테이닝 연장부의 외주측에 밀착되는 것이 바람직하다.

이와 같은 본 발명의 실시예는 커넥팅 플레이트가 축 방향으로 이동이 제한되도록 드리븐 플레이트에 제1 축방향 이동제한부가 제공되고, 커넥팅 플레이트에 제2 축 방향 이동제한부가 제공되어 커넥팅 플레이트가 방사상 방향으로 이동이 제한되도록 하여 별도의 부품의 수를 늘리지 않으면서도 커넥팅 플레이트의 안정성을 구현할 수 있어 제작 비용을 줄일 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 토크 컨버터를 축 방향으로 잘라서 본 반단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 적용되는 록업 클러치 구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예의 적용되는 토셔널 댐퍼를 분해하여 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예의 주요부인 드리븐 플레이트를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 실시예의 록업 클러치가 작동할 때 엔진의 구동력의 전달과정을 설명하는 동력전달 흐름도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 반단면도로, 차량용 토크 컨버터를 도시하고 있다.

본 발명의 실시예의 차량용 토크 컨버터는 엔진 측의 크랭크 축에 연결되어 회전하는 프론트 커버(1), 이 프론트 커버(1)에 연결되어 함께 회전하는 임펠러(3), 임펠러(3)와 마주하는 위치에 배치되는 터빈(5), 그리고 임펠러(3)와 터빈(5) 사이에 위치하여 터빈(5)으로부터 나오는 오일의 흐름을 바꾸어 임펠러(3) 측으로 전달하는 리엑터(7, 또는 '스테이터'라고도 함)를 포함한다. 임펠러(3) 측으로 오일을 전달하는 리엑터(7)는 프론트 커버(1)와 동일한 회전 중심을 가진다. 그리고 엔진과 변속기를 직접 연결하는 수단으로 사용되는 록업 클러치(9)는 프론트 커버(1)와 터빈(5) 사이에 배치된다.

록업 클러치(9)는 대략 원판형으로 이루어지는 피스톤(11)을 구비한다. 그리고 피스톤(11)은 축의 중심 방향으로 회전이 가능하며 축 방향으로 이동될 수 있도록 배치된다.

한편으로, 록업 클러치(9)에는 축의 회전 방향으로 작용하는 비틀림력을 흡수하고 진동을 감쇄시키는 역할을 하는 토셔널 댐퍼(13, Torsional damper)가 결합된다.

본 발명의 실시예에 적용되는 록업 클러치(9)는 다판 클러치로 이루어지는 것이 바람직하다.

즉, 록업 클러치(9)는 프론트 커버(1)에 결합되는 제1 클러치 드럼(15), 다수의 제1 마찰 플레이트(17, 19), 제2 클러치 드럼(21), 그리고 다수의 제2 마찰 플레이트(23, 25)를 포함한다.

제1 클러치 드럼(15)은 프론트 커버(1)에 결합되며 원통 모양으로 이루어지며 축 방향으로 배치된다. 그리고 제1 클러치 드럼(15)은 그의 내주면에 다수의 제1 마찰 플레이트(17, 19)들을 끼울 수 있는 끼움홀이 제공된다. 제1 마찰 플레이트(17, 19)들은 그의 외주면 측에 끼움돌출부들이 제공된다. 이러한 끼움돌출부들은 끼움홀에 삽입되어 축 방향으로 이동할 수 있다(도 1과 도 2 참조).

이러한 제1 클러치 드럼(15)의 끼움홀은 축 방향으로 일측이 개구부를 구비하고 축을 기준으로 방사상 방향으로는 관통된 형태를 이룬다. 제1 마찰 플레이트(17, 19)들은 피스톤(11)에 의해 축 방향으로 이동할 수 있다. 제1 클러치 드럼(15)에서 일정한 간격이 떨어진 위치에 제2 클러치 드럼(21)이 배치된다. 제2 클러치 드럼(21)은 토셔널 댐퍼(13)에 결합된다.

제2 클러치 드럼(21)에는 다수의 제2 마찰 플레이트(23, 25)를 끼울 수 있는 또 다른 홈이 제공된다. 제2 마찰 플레이트(23, 25)는 제2 클러치 드럼(21)에 결합되어 축 방향으로 이동할 수 있다. 그리고 제2 마찰 플레이트(23, 25)는 제1 마찰 플레이트(17, 19)들 사이에 배치된다.

본 발명의 실시예에서는 제2 클러치 드럼(21)도 제1 클러치 드럼(15)과 마찬가지로 관통된 또 다른 끼움홀을 구비할 수 있으며, 제2 마찰 플레이트(23, 25)의 내주면 측에는 또 다른 끼움돌출부가 축 방향으로 제공될 수 있다.

한편, 제1 클러치 드럼(15)에는 제3 마찰 플레이트(27)가 결합될 수 있다. 제3 마찰 플레이트(27)에도 외주면에 끼움돌출부가 제공되어 제1 클러치 드럼(15)의 끼움홀에 끼워질 수 있다. 제3 마찰 플레이트(27)는 제1 마찰 플레이트(17, 19)와 제2 마찰 플레이트(23, 25)의 반력으로 작용한다. 즉, 제3 마찰 플레이트(27)는 피스톤(11)이 제1 마찰 플레이트(17, 19)를 축 방향으로 가압하면 제1 마찰 플레이트(17, 19)와 제2 마찰 플레이트(23, 25)가 축 방향으로 이동하면서 제1 마찰 플레이트(17, 19)와 제2 마찰 플레이트(23, 25)의 반력이 작용할 수 있다.

한편, 제1 클러치 드럼(15)에는 제3 마찰 플레이트(27)가 축 방향으로 이동하는 것을 제한하는 스냅링이 결합될 수 있다.

토셔널 댐퍼(13)는, 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 리테이닝 플레이트(29), 제1 스프링(31), 커넥팅 플레이트(33), 제2 스프링(35), 그리고 드리븐 플레이트(37)를 포함한다.

리테이닝 플레이트(29)는 록업 클러치(9)의 제2 클러치 드럼(21)에 리벳 등으로 결합될 수 있다. 리테이닝 플레이트(29)는 외주측이 축 방향에서 방사상 방향으로 밴딩되는 리테이닝 연장부(29a)를 구비한다.

그리고 리테이닝 플레이트(29)에는 원주 방향으로 제1 스프링(31)이 일정한 간격을 유지한 상태로 배치된다. 또한, 리테이닝 플레이트(29)에는 다수의 제1 스프링(31) 사이에 원주 방향을 따라 다수의 제2 스프링(35)이 배치된다.

다수의 제1 스프링(31)과 제2 스프링(35)은 회전방향으로 탄성력이 작용하여 진동과 충격을 흡수할 수 있다.

커넥팅 플레이트(33)는 제1 스프링(31)과 제2 스프링(35)의 외주측을 감싸면서 배치된다. 커넥팅 플레이트(33)는 제1 스프링(31)의 탄성력을 전달받아 제2 스프링(35)에 전달하는 역할을 할 수 있다. 즉, 커넥팅 플레이트(33)에는 축을 향하는 방향으로 돌출되는 돌출부(33a)가 제공된다. 그리고 커넥팅 플레이트(33)의 돌출부(33a)들은 제1 스프링(31)과 제2 스프링(35) 사이에 배치된다.

따라서 제1 스프링(31)을 통해 전달된 구동력은 커넥팅 플레이트(33)로 전달되고, 이어서 제2 스프링(35)으로 전달될 수 있다. 이러한 구조는 토셔널 댐퍼(13)의 저강성화를 이루는 롱트레블 댐퍼를 구현할 수 있다.

드리븐 플레이트(37)는 터빈(5)에 결합되고 제2 스프링(35)을 통해 구동력을 전달받을 수 있다. 드리븐 플레이트(37)는, 도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 제2 스프링(35)의 일단을 지지하는 복수의 제1 지지부(37a)와 방사상 방향으로 돌출되는 제1 축방향 이동제한부(37b)를 포함한다.

드리븐 플레이트(37)의 제1 지지부(37a)는 일정한 간격을 이루어 제2 스프링(35)의 일단을 지지할 수 있다. 그리고 드리븐 플레이트(37)의 제1 축방향 이동제한부(37b)는 커넥팅 플레이트(33)의 일측면에 접촉할 수 있다.

따라서 드리븐 플레이트(37)의 제1 축방향 이동제한부(37b)에 의해 커넥팅 플레이트(33)가 터빈(5)측으로 이동하는 것을 차단할 수 있다. 즉, 커넥팅 플레이트(33)는 드리븐 플레이트(37)의 제1 축방향 이동제한부(37b)에 의해 프론트 커버(1)의 반대 방향 측으로 이동되는 것이 제한될 수 있다.

한편, 커넥팅 플레이트(33)는 복수의 제2 축방향 이동제한부(33b)가 제공된다. 제2 축방향 이동제한부(33b)는, 도 1과 도 3에 도시한 바와 같이, 축의 중심 방향을 향해 돌출되는 형태로 이루어진다. 그리고 제2 축방향 이동제한부(33b)가 리테이닝 연장부(29a)에 인접하여 일측에 배치되되, 리테이닝 연장부(29a)를 기준으로 터빈(5) 측에 배치된다. 따라서 커넥팅 플레이트(33)는 프론트 커버(1) 측으로 이동되는 것이 제한될 수 있다.

그리고 커넥팅 플레이트(33)는 그의 내주면이 리테이닝 연장부(29a)의 외주측에 밀착되어 배치된다. 따라서, 커넥팅 플레이트(33)가 축의 중심 방향으로 이동되는 것이 제한된다.

이와 같이 이루어지는 본 발명의 실시예의 작용에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.

먼저, 록업 클러치(9)가 작동하지 않는 경우에는, 엔진의 구동력은 프론트 커버(1)를 통해 임펠러(3)로 전달된다. 그리고 임펠러(3)로 전달된 구동력은 터빈(5)을 통해 스플라인 허브로 전달되어 변속기 입력축을 통해 변속기로 전달된다. 이러한 과정에서 터빈(5)과 연결된 드리븐 플레이트(37)를 통해 토셔널 댐퍼(13)를 통해 회전 방향의 진동과 충격을 흡수할 수 있다. 물론, 커넥팅 플레이트(33)는 드리븐 플레이트(37)의 제1 축방향 이동제한부(37b)와 커넥팅 플레이트(33)의 제2 축방향 이동제한부(33b)에 의해 축 방향으로 이동되는 것이 제한된다. 그리고 커넥팅 플레이트(33)는 리테이닝 플레이트(29)의 리테이닝 연장부(29a)에 의해 지지되어 축의 중심 방향으로 이동하는 것이 제한된다.

록업 클러치(9)가 작동하는 경우에는, 도 5에 도시한 바와 같이, 엔진의 구동력은 프론트 커버(1)를 통해 제1 클러치 드럼(15)에 전달된다. 계속해서 엔진의 구동력은 제1 마찰 플레이트(17, 19)와 제2 마찰 플레이트(23, 25)를 통해 제2 클러치 드럼(21)에 전달된다. 제2 클러치 드럼(21)에 전달된 엔진의 구동력은 리테이닝 플레이트(29)에 전달된다. 리테이닝 플레이트(29)에 전달된 구동력은 제1 스프링(31)을 통해 커넥팅 플레이트(33)에 전달된다. 그리고 커넥팅 플레이트(33)에 전달된 구동력은 제2 스프링(35)에 전달된다. 이때 제1 스프링(31)과 제2 스프링(35)에 의해 회전 방향의 진동과 충격이 흡수된다. 또한, 제1 스프링(31)과 제2 스프링(35)은 순차적으로 탄성력이 작용하여 저강성화를 실현할 수 있다.

그리고 제2 스프링(35)으로 전달된 엔진의 구동력은 드리븐 플레이트(37)로 전달된다. 드리븐 플레이트(37)로 전달된 구동력은 터빈(5)을 통해 스플라인 허브로 전달되어 변속기의 입력축을 통해 변속기로 전달된다.

이 과정에서도 커넥팅 플레이트(33)는 드리븐 플레이트(37)의 제1 축방향 이동제한부(37b)와 커넥팅 플레이트(33)의 제2 축방향 이동제한부(33b)에 의해 축 방향으로 이동되는 것이 제한된다. 그리고 커넥팅 플레이트(33)는 리테이닝 플레이트(29)의 리테이닝 연장부(29a)에 의해 지지되어 축의 중심 방향으로 이동하는 것이 제한된다.

따라서 본 발명의 실시예는 별도의 부품을 추가하지 않으면서도 커넥팅 플레이트(33)를 축 방향과 반경 방향으로 고정할 수 있다. 그러므로 본 발명의 실시예의 토크 컨버터는 부품의 수를 최소화시키면서도 커넥팅 플레이트(33)를 안정성 있게 배치할 수 있어 제작비용을 줄일 수 있다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

1. 프론트 커버, 3. 임펠러,
5. 터빈, 7. 리엑터,
9. 록업 클러치, 11. 피스톤,
13. 토셔널 댐퍼, 15. 제1 클러치 드럼,
17, 19. 제1 마찰 플레이트, 21. 제2 클러치 드럼,
23, 25. 제2 마찰 플레이트, 27. 제3 마찰 플레이트,
29. 리테이닝 플레이트, 29a. 리테이닝 연장부,
31. 제1 스프링, 33. 커넥팅 플레이트,
33a. 돌출부, 33b. 제2 축방향 이동제한부,
35. 제2 스프링, 37. 드리븐 플레이트,
37a. 제1 지지부, 37b. 제1 축방향 이동제한부,

Claims

프론트 커버,
상기 프론트 커버에 결합되어 함께 회전하는 임펠러,
상기 임펠러와 마주하는 위치에 배치되는 터빈,
상기 임펠러와 상기 터빈 사이에 위치하여 상기 터빈으로부터 나오는 오일의 흐름을 상기 임펠러 측으로 바꾸는 리엑터,
상기 프론트 커버와 상기 터빈을 직접 연결할 수 있는 록업 클러치,
상기 록업 클러치에 연결되는 토셔널 댐퍼를 포함하며,
상기 토셔널 댐퍼는
상기 록업 클러치에 연결되는 리테이닝 플레이트,
상기 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되어 상기 리테이닝 플레이트에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제1 스프링,
상기 제1 스프링의 외주측을 감싸면서 배치되어 상기 제1 스프링의 탄성력을 전달받아 원주 방향으로 회전하는 커넥팅 플레이트,
상기 리테이닝 플레이트에 원주 방향으로 배치되며 상기 커넥팅 플레이트의 회전력에 의해 원주 방향으로 탄성력이 작용하는 제2 스프링, 그리고
상기 터빈에 결합되며 상기 제2 스프링을 통해 전달되는 구동력을 전달받는 드리븐 플레이트를 포함하고,
상기 드리븐 플레이트에는
상기 제2 스프링을 회전 방향으로 지지하는 복수의 제1 지지부,
상기 제1 지지부의 사이에 방사상 방향으로 배치되며 상기 커넥팅 플레이트에 접촉되어 상기 커넥팅 플레이트가 상기 프론트 커버의 반대 방향으로 이동하는 것을 제한하는 복수의 제1 축방향 이동제한부
가 제공되는 차량용 토크 컨버터.
청구항 1에 있어서,
상기 커넥팅 플레이트에는
축 중심을 향하는 방향으로 연장되어 상기 프론트 커버 측 방향으로 이동되는 것을 제한하는 복수의 제2 축방향 이동제한부
가 제공되는 차량용 토크 컨버터.
청구항 1에 있어서,
상기 리테이닝 플레이트는
외주측이 축 방향에서 방사상 방향으로 밴딩되는 리테이닝 연장부를 구비하고,
상기 커넥팅 플레이트에서 축의 중심 방향으로 연장된 제2 축방향 이동제한부가 상기 리테이닝 연장부에 인접하여 일측에 배치되는 차량용 토크 컨버터.
청구항 1에 있어서,
상기 리테이닝 플레이트는
외주측이 축 방향에서 방사상 방향으로 밴딩되는 리테이닝 연장부를 구비하고,
상기 커넥팅 플레이트는
그의 내주면이 상기 리테이닝 연장부의 외주측에 밀착되는 차량용 토크 컨버터.